Галактики. Большой путеводитель по Вселенной

Приблизительно 60–70 % спиральных галактик отличает еще одна интересная морфологическая особенность – звездная перемычка, бар, который выходит из балджа и, как спица, соединяет внутренние края спиральных рукавов. Подобно спиральным галактикам без баров, галактики с перемычками также имеют свою классификацию (SBa, SBb и т. д.) и довольно распространены: считается, что и у самого Млечного Пути есть бар. Перемычка формируется в результате динамической нестабильности и, как считается, возмущений плотности в диске. Важная особенность бара – его роль в транспортировке звезд и газа к балджу, так как он потенциально способствует образованию звезд и росту черных дыр в центре галактики и вносит свой вклад в общую эволюцию системы.

Во Вселенной есть галактики намного меньше Млечного Пути и без какой-либо определенной формы звездного распределения – это аморфные, нерегулярные системы. Мы называем такие галактики карликовыми. В них часто рождаются новые звезды с относительно низкими показателями, но их сравнительно немного, так что светимость карликов, как правило, очень невысока, и поэтому их трудно обнаружить на больших расстояниях. Карлики обычно связаны с более крупной галактикой и гравитационно примыкают к ее окраинам. У Млечного Пути есть несколько спутников-карликов, самые известные (и самые большие) – Магеллановы Облака, которые легко можно увидеть из Южного полушария.

Тот факт, что большие галактики вроде Млечного Пути сопровождает свита из карликовых спутников и что Млечный Путь, в свою очередь, входит в состав Местной группы, является признаком иерархической организации материи во Вселенной: большая масштабная структура собрана из ряда более мелких. Общее распределение материи, которое мы видим, было изначально установлено в самой ранней точке истории Вселенной – вскоре после Большого взрыва – и с тех пор управляется гравитацией. Крупные исследования выявили колоссальные структуры распределения галактик – даже больше, чем скопления, – называемые «стенами» и «листами» (одна из самых известных – Великая стена Слоана, обнаруженная в ходе работы проекта SDSS. Обратная сторона состоит в том, что если большинство галактик скомпонованы в крупномасштабную нитевидную структуру, то в промежутках между этими нитями и листами возникают огромные пустоты – бездонные пропасти совершенно пустого пространства, войдов, протяженность которых составляет миллионы парсек.

В самых плотных точках этой космической паутины мы находим скопления галактик, например Девы. Эти скопления – места обитания наиболее массивных, или эллиптических (E), галактик, которые физически больше и в 100 раз массивнее нашей. Как следует из названия, эллиптические галактики представляют собой не плоские диски, а выпуклые звездные скопления. Представьте себе футбольный мяч, а затем сожмите его в мяч для регби: между этими крайностями будут расположены эллиптические галактики различной формы (те, что по своему виду ближе к футбольному мячу, часто называют сфероидами). Мы классифицируем эллиптические галактики по степени их сжатия (на профессиональном жаргоне они называются сплюснутыми сфероидами). Также они имеют еще одно ключевое отличие от спиральных: такие галактики больше не образуют новые звезды и содержат мало газа относительно массы звезд; мы называем их пассивными галактиками.

С морфологической точки зрения эллиптические галактики с их безликими и гладкими распределениями звезд довольно скучны. Иногда мы видим, что они содержат полосы густой межзвездной пыли, блокирующей свет, – это детрит звездообразования, остаток более ранней активной фазы жизни галактики. Они не только не образуют новые звезды, но и очень стары, что видно по цвету: в совокупности свет от всех их звезд находится в красной части видимого спектра – это признак того, что все молодые массивные звезды, которые могли образоваться в ходе последнего процесса звездообразования, давно угасли. Осталось только огромное количество звезд меньшей массы, развитие которых проходит по стандартной траектории звездной эволюции, и по мере течения этих процессов галактика приобретает ржавый оттенок старости. Когда мы оцениваем возраст эллиптических галактик или средний возраст их звезд, то обнаруживаем, что большинство звезд сформировались на очень раннем этапе истории Вселенной, примерно 10–12 млрд лет назад. Это намек на то, что в древности Вселенная была более активным местом с точки зрения роста галактик.